A differenza di un altro tipo di robot o sistema multiasse.

In primo luogo, un sistema cartesiano è un sistema che si muove lungo tre assi ortogonali – X, Y e Z – secondo le coordinate cartesiane. (Tuttavia, è opportuno notare che un asse rotativo – sotto forma di un effettore terminale o di un utensile di estremità del braccio – è talvolta incluso sull'asse più esterno di un robot cartesiano.)

Ciò che rende un robot cartesiano un robot è il fatto che gli assi eseguono un movimento coordinato, tramite un controllore di movimento comune.

Gli assi di un robot cartesiano sono costituiti da un qualche tipo di attuatore lineare, acquistato come sistema preassemblato da un produttore oppure costruito su misura dall'OEM o dall'utente finale a partire da componenti di guida e azionamento lineari.

Semplice, vero?

La norma ISO 8373:2012 definisce un robot industriale come:

Manipolatore multifunzione, riprogrammabile e a controllo automatico, programmabile su tre o più assi, che può essere fisso o mobile, per l'impiego in applicazioni di automazione industriale.

Tuttavia, non tutti i sistemi lineari che operano sugli assi XY o XYZ sono robot cartesiani. Un'eccezione degna di nota è un tipo di robot che impiega due assi base (X) in parallelo. Questa configurazione – ad esempio 2X-Y o 2X-YZ – sposta il robot dalla categoria cartesiana a quella dei robot a portale.

La differenza principale tra i robot a portale e quelli cartesiani è che un robot cartesiano utilizza un attuatore lineare su ciascun asse, mentre un robot a portale è sempre costruito con due assi di base (X), con il secondo asse (Y) che li attraversa. Questa configurazione impedisce che il secondo asse sia a sbalzo (maggiori dettagli di seguito) e consente ai portali di avere corse molto più lunghe – e in molti casi, carichi utili maggiori – rispetto ai robot cartesiani.

Il secondo tipo di sistema lineare multiasse che non rientra nella definizione di robot cartesiano è la tavola XY. La differenza tra robot cartesiani e tavole XY risiede nella disposizione di montaggio e carico. In un robot cartesiano, il secondo o il terzo asse (Y o Z) è a sbalzo, essendo supportato a una sola estremità dall'asse sottostante. Inoltre, il carico sull'asse esterno è generalmente a sbalzo rispetto a quell'asse.

Questa disposizione crea non solo un carico di momento sull'asse esterno, dovuto al carico applicato, ma anche un carico di momento significativo sull'asse di supporto, dovuto all'effetto combinato del carico applicato e dell'asse esterno. La disposizione di montaggio e carico limita la capacità di carico dei robot cartesiani ed è un fattore primario nel determinare la lunghezza massima della corsa per l'asse esterno (a sbalzo).

Al contrario, le tavole XY sono costituite da due assi centrati l'uno sull'altro, spesso con lunghezze di corsa simili. Inoltre, il carico è generalmente centrato sull'asse Y. Questa configurazione degli assi e il posizionamento del carico comportano un carico a sbalzo molto ridotto su entrambi gli assi (e spesso nessun carico a sbalzo sull'asse Y).

I robot cartesiani si sovrappongono ai robot SCARA e a 6 assi (articolati) in alcune specifiche tecniche e possono essere utilizzati in alcune delle stesse applicazioni, ma presentano diversi vantaggi rispetto ai robot SCARA e a 6 assi. In primo luogo, i modelli cartesiani offrono un'area di lavoro rettangolare in cui una percentuale significativa dell'ingombro del robot viene utilizzata come area di lavoro attiva. I modelli SCARA e a 6 assi, d'altra parte, hanno aree di lavoro circolari o ovali che spesso generano molto spazio morto (inutilizzato), soprattutto quando la corsa richiesta, o lo sbraccio, è molto lungo.

I robot cartesiani possono essere costruiti praticamente con qualsiasi tipo di attuatore lineare con qualsiasi varietà di meccanismi di azionamento: cinghia, vite a sfere o madrevite, attuatore pneumatico o motore lineare. (Si noti che sono possibili anche azionamenti a cremagliera e pignone, ma sono più comunemente utilizzati nei sistemi a portale con corse molto lunghe). Ciò significa che possono offrire, e spesso lo fanno, una migliore precisione di posizionamento e ripetibilità rispetto ai modelli SCARA e a 6 assi. I robot cartesiani offrono anche un vantaggio in termini di facilità d'uso in termini di programmazione, poiché la loro cinematica è più semplice (tre assi cartesiani, anziché più assi di rotazione).

In passato, i robot cartesiani preassemblati erano rari, e la maggior parte delle unità veniva realizzata su misura da un OEM, da un integratore di robot o persino dall'utente finale. Ma ora, molti produttori di attuatori lineari offrono anche sistemi cartesiani preconfigurati e preassemblati, con una miriade di opzioni per soddisfare i comuni requisiti di corsa, carico utile, velocità e precisione. Anche i produttori di robot tradizionali a 6 assi e SCARA si stanno inserendo, riconoscendo che per molte applicazioni di automazione industriale e assemblaggio, i robot cartesiani offrono un compromesso migliore tra capacità di carico e ingombro rispetto ai modelli SCARA e a 6 assi.